Уильям Хопкинс считал, что и Тиндаль, и Форбс были отчасти правы и отчасти не правы в том, что оба называли «теорией движения ледников». Среди «многочисленных дискуссий, имевших место в течение последних 20 лет», писал Хопкинс, слишком многие представляли неполные теории. Чего не хватало, так это «убедительной, полной теории, основанной на строгих определениях и четко сформулированных гипотезах вкупе с тщательным сопоставлением результатов теоретического исследования и прямого наблюдения». Иными словами, Хопкинс считал, что теория, объясняющая геологические явления, должна выглядеть так же, как физическая. На его взгляд, и Тиндаль, и Форбс были не правы, называя «теорией» то, что было всего лишь описанием одного из способов движения ледника. «Теория расширения не учитывает теорию скольжения, тогда как их следовало бы объединить, писал Хопкинс, а последняя не принимается во внимание теорией вязкости Что же до теории режеляции, то это не теория движения ледников как таковая, а прекрасная демонстрация совершенно нового для нас свойства льда, от которого зависят определенные особенности движения ледников». Лучшей и окончательной теорией будет та, заявлял Хопкинс, которая не потребует «уточняющего названия», чтобы отличить ее от конкурирующего утверждения[39].
Именно такую полную теорию и стремился разработать Тиндаль, курсируя между ледником Мер-де-Глас и своей лабораторией на Альбемарл-стрит. Он хотел объединить два разных научных подхода подход геологов, таких как Форбс, с их грязными ботинками, грубыми инструментами и изнурительными экспедициями в горы и на ледники, и подход физиков, таких как Уильям Томсон и Уильям Хопкинс, которые пытались объяснить природные явления при помощи «чистой» физики и математики. То, что делал Тиндаль в своей лаборатории и в Альпах, во многом предвосхитило последующее развитие наук о Земле, объединивших математическую физику и описательную геологию[40]. Но было бы неверным считать Тиндаля современным ученым в привычном нам понимании. Его физическое мышление носило скорее качественный, нежели количественный характер, а главными инструментами были аналогия и метафора, а не математика. Самым важным достижением Тиндаля было объединение двух разных способов познания. Сочетая опыт экспедиций на ледники с их опасностями и героизмом, с присущими ему восторгом перед красотой природы и особым пониманием природных явлений, которое становится возможным лишь благодаря непосредственному переживанию, и экспериментальные исследования в лаборатории, «очищенные» от всего вышеперечисленного, Тиндаль утверждал, что именно такой и должна быть наука[41].
То же самое он делал и в своих сочинениях совмещая два разных способа познания природы, но одновременно и подчеркивая различие между ними. Написанная им в 1860 г. книга «Ледники Альп» была разделена на две части[42]. Одна из них, которую Тиндаль назвал «повествовательной», включала такие главы, как «Экспедиция 1856 г.» и «Первое восхождение на Монблан, 1857 г.». Другая, «научная», содержала главы «Свет и тепло», «Происхождение ледников» и «Цвет воды и льда». Тесно связанные между собой, эти две части тем не менее существенно разнились по характеру. «Разум, заинтересовавшись одним, предупреждал Тиндаль, не может с легкостью резко переключиться на другое»[43]. Он знал, как завоевать внимание читателя. «В тот день, когда мы спускались по особо трудному крутому склону, нога Беннена соскользнула с опоры, так начинался рассказ об одном из опасных эпизодов, произошедших с ним и его швейцарским проводником при спуске с вершины Финстерархорн. Он покатился вниз и потянул меня за собой. Я тоже упал, но, ловко извернувшись, воткнул в лед острие своего ледоруба и удержал нас обоих»[44]. Это начало призвано было заинтересовать юношей и мужчин, на которых Тиндаль и нацеливал свою книгу. Впечатлив читателей суровой, полной опасностей романтикой гор (а также собственной отвагой и силой духа), ученый надеялся увлечь их за собой в исследование более сложных предметов, таких как структура ледников и механизм их движения.
Книга «Ледники Альп» стала настоящим бестселлером, сделав Тиндаля популярным в кругах лондонской интеллигенции. Разумеется, публику больше интересовали истории об опасных приключениях, а не рассуждения о движении ледников, однако тот факт, что эти рискованные подвиги совершались ради покорения не только горных, но и научных вершин, лишь добавляло им героизма. Подобно тому как экспедиция Джона Франклина по поиску легендарного Северо-Западного прохода (и последующие экспедиции, отправленные на поиски пропавших кораблей) возбуждала чувства национальной гордости и восхищения покорителями неизведанных просторов, так и работа Тиндаля привлекала тем, что сочетала в себе приключенческий дух с благородным поиском научного знания.
Однако не всем его коллегам это пришлось по вкусу. Некоторые собратья по цеху сочли своим долгом противостоять ему. На их взгляд, Тиндаль представлял собой наихудшую из возможных комбинаций: позер с опасно нехристианскими идеями, которому недостает знания математики. Джеймс Максвелл задействовал всю силу своего литературного таланта, чтобы обрушиться на этого англо-ирландского выскочку, и даже придумал слово «тиндализировать» для описания присущей Тиндалю театральной манеры публичных выступлений. В рукописном стихотворении, датируемом 1863 г., которое распространялось среди противников Тиндаля, анонимный автор (почти наверняка Максвелл) не сдерживал сарказма:
За кафедрой сам искуситель,
кривит широкий рот в усмешке;
Сияет справа электрическая лампа,
А слева Вольтов столб.
Смотри-ка! Сколько публики толпится,
Одеты модно, лезут в первый ряд,
Ученые же, будто попрошайки,
Сидят у самых у дверей[45].
В язвительном стихотворении Максвелл нарисовал гротескную карикатуру на Тиндаля и «представления», устраиваемые им для лондонской публики, в которых, по его мнению, не было места науке. Как будто этого было мало, в рецензии на эссе Тиндаля в популярном журнале, где тот отстаивал свою теорию движения ледников, П. Г. Тейт заметил: «Доктор Тиндаль принес свой научный авторитет в жертву популярности, в достижении коей значительно преуспел»[46].
В язвительном стихотворении Максвелл нарисовал гротескную карикатуру на Тиндаля и «представления», устраиваемые им для лондонской публики, в которых, по его мнению, не было места науке. Как будто этого было мало, в рецензии на эссе Тиндаля в популярном журнале, где тот отстаивал свою теорию движения ледников, П. Г. Тейт заметил: «Доктор Тиндаль принес свой научный авторитет в жертву популярности, в достижении коей значительно преуспел»[46].
Судя по этим выпадам, расплатой за внимание широкой общественности для Тиндаля стала враждебность со стороны части коллег. Однако успеха на ниве публичных лекций было недостаточно, чтобы одержать победу в борьбе ледниковых теорий. Впрочем, не досталась эта победа и Форбсу. Спор между двумя учеными так и не был разрешен. Вопросы приоритета и цитируемости возобладали, и вся дискуссия в итоге выродилась в немногим более чем обычную перебранку[47]. Отчасти причина крылась в том, что в споре сошлись две сильные личности, но скорее дело было в другом: предметом спора оказалась не конкретная теория, а вопрос, что именно следует считать теорией вообще. Когда границы рассматриваемого вопроса не определены, трудно, если не невозможно, признать какое-либо из объяснений более полным, чем другое.
Разочарованный тем, что дебаты по ледникам зашли в тупик, Тиндаль, неутомимый мыслитель и, прежде всего, деятель, нашел вскоре другую тему, в изучении которой оказались востребованы и его бурная энергия, и страсть к исследованию природных явлений, и приверженность к лабораторным экспериментам. Этот новый прожект стал естественным продолжением изучения ледников. Тиндаля по-прежнему интересовало, какую роль играет тепло на базовом физическом уровне, а также в сложных процессах, происходящих на планете. Изучение альпийских ледников и их движения заставило его задуматься о газах, тепле и солнечном излучении. Наблюдая за происходящими в горах процессами, он не мог не думать о постоянной передаче энергии от одного вещества другому. Исследование ледников, писал он, «обратило мое внимание на передачу солнечного и земного тепла в атмосфере»[48]. Поэтому теперь он решил исследовать экспериментальным образом влияние тепла не на твердые объекты, подобные льду, а на газы, в том числе и находящиеся в земной атмосфере. Именно благодаря этой работе Тиндаль вместе с Жозефом Фурье и Сванте Аррениусом вошел в историю науки как один из первооткрывателей того, что сегодня мы называем парниковым эффектом.
В начале 1859 г. он решил сосредоточиться на поисках ответа на конкретный вопрос: сколько тепла могут поглощать различные газы? В своей лаборатории в подвале Королевского института Тиндаль создал контролируемую искусственную среду, изобретя установку, представлявшую собой комбинацию электрического аппарата и конденсационной камеры. Эта установка, которая так и не получила названия, состояла из герметизированной стеклянной трубки, внутрь которой можно было вводить различные газы, постоянного источника искусственного тепла (газовой горелки и емкости с кипящей водой) и совсем недавно изобретенного прибора под названием гальванометр, который измерял разницу между силой тока, проходящего через трубку с газом и без него, на основе чего можно было довольно точно рассчитать количество поглощенного газом тепла[49].
В теории все было довольно просто. Но на практике устройство, подобно «колесу Екатерины»[50], приносило сплошные мучения. Прежде всего Тиндаль столкнулся с тем, что даже в отсутствие электрического заряда стрелка гальванометра отклонялась сама по себе на целых 30° от нейтрального положения. Немало поломав голову, ученый наконец понял, что причина в намотанной на катушку проволоке из меди с примесью магнитных металлов. Чистая медь уменьшила отклонение с 30° до 3°, но и такая погрешность была слишком велика, если учесть, что поглощающие свойства газов могли быть очень слабыми. В конце концов Тиндаль догадался, что остаточное количество железа могло содержаться в составе краски, которой был окрашен зеленый шелк, использовавшийся для обмотки медной проволоки. После того как он сам, чистыми руками, обмотал беспримесную медную проволоку белым шелком, стрелка гальванометра перестала отклоняться.
Несмотря на усовершенствование установки, первые эксперименты с газами не дали никаких результатов. Еще одной серьезной проблемой оказалось создание постоянного источника тепла. Несколько недель весны 1859 г. прошли в безуспешных попытках получить результаты. Порой Тиндаль впадал в отчаяние: «Весь этот период был непрекращающейся борьбой с экспериментальными трудностями», писал он. Как разительно этот опыт отличался от тех моментов мгновенного прозрения, которые он переживал в горах, когда понимание скрытой истины озаряло его разум внезапно, словно выглянувшее из-за туч солнце![51] И вот 18 мая 1859 г., после нескольких месяцев упорного труда, наконец-то произошел прорыв: «Экспериментировал весь день; предмет изучения полностью в моих руках!» На следующий день Тиндаль написал: «Эксперименты, главным образом с парáми и угольным газом, превосходны а с эфирными парами и того лучше»[52].